异常高压有水气藏水侵特征

李凤颖，伊向艺，卢 渊，邓元洲，龚 伟

(1.成都理工大学，四川 成都 610059;

2.中油川庆钻探工程公司，四川 成都 610051;

3.中油西南油气田公司，重庆 400021)

异常高压有水气藏水侵特征

李凤颖1，伊向艺1，卢 渊1，邓元洲2，龚 伟3

(1.成都理工大学，四川 成都 610059;

2.中油川庆钻探工程公司，四川 成都 610051;

3.中油西南油气田公司，重庆 400021)

在异常高压有水气藏开采过程中，地层水的侵入会形成“水封气”，造成气井单井产能下降和单井动态控制储量急剧减少，严重影响该类气藏的最终开发效果。利用异常高压有水气藏水侵机理数值模拟模型，在研究水侵影响因素基础上，总结出一套异常高压有水气藏的水侵规律。研究结果对于制订合理的异常高压有水气藏开发技术对策，尽量降低“水封气”对气藏开发效果的影响，最终提高该类气藏的采收率意义重大。

异常高压;有水气藏;水侵特征;水侵机理模型;“水封气”

引 言

有水气藏气水主要渗流通道是裂缝，储集层发生水侵后，地层水首先占据大裂缝渗流通道，其次是中小裂缝，最后是微细裂缝和孔隙［1］。由于各种类型储层的差异，气藏裂缝发育程度和分布在地层中异常复杂，因此气藏水侵活动中表现出多种多样的水侵模式。裂缝性有水气藏水侵可分为2种形式:一是边、底水大面积侵入含气区，裂缝不发育，主要表现出“水侵”特征;二是生产压差使底水很快沿高渗裂缝窜至局部气井，生产压差越大水窜越快，主要表现出“水窜”特征。裂缝性水窜可导致很多气井投产短时间内出现地层水或气水同产，不久就被水淹［2］。目前国内学者将气藏的水侵模式归纳为水锥型水侵、纵窜型水侵、横侵型水侵和纵窜横侵型水侵4种类型［3］。但是，还未见到国内学者对上述水侵模式进行定量化研究。

1 异常高压有水气藏水侵机理模型

影响有水气藏采收率的因素很多，包括地质、工程、管理和经济等各种因素，为了研究异常高压有水气藏的水侵规律，根据河坝飞三气藏的储层及流体参数资料，利用Eclipse数值模拟软件设计了水侵机理理想模型。该理想模型为单一倾斜构造顶部1口气井，气藏中主要储集空间为基质岩块，裂缝为主要渗流通道;利用数值模拟网格加密技术模拟了裂缝渗流过程，在加密网格中裂缝的渗透率遵循导流能力守恒的原则。为模拟水侵过程中“水封气”的形成过程，设计了一组横向加密网格。此外利用Cater数值水体模型模拟了气藏的边水侵入过程。模型涉及的基本参数见表1。

表1 数值模拟理想气藏模型参数

在气藏开发过程中，边、底水侵入含气区必须具备以下2个条件:一是含气区压力低于含水区压力，二者压差越大，水侵速度越快;二是含气区与含水区之间存在高渗透裂缝渗流通道［4］。针对上述问题，结合水侵机理模型进行了气藏水侵规律的定量化研究。

2 异常高压有水气藏水侵影响因素研究

有水气藏在开发中水侵特征主要受2个方面的影响:一是地质因素，即气藏储层的基质渗透率、裂缝大小和分布、水驱能量等;二是开发因素，包括采气速度、井网部署、气井单井配产等。通过多方论证，确定了储层基质渗透率、构造、裂缝渗透率及长度、水体大小及活跃程度、开采速度等5方面为影响气藏水侵的主要因素。

2.1 储层基质渗透率越低，气井见水时间越早，采收率越低

地层水在侵入气藏过程中，基质孔隙渗透率的大小对水侵会产生较大影响［5－7］。利用理想模拟模型设计了基质渗透率为 1 ×10－3、5 ×10－3、8 ×10－3、10 ×10－3μm24 种情况。模拟计算结果表明，对于裂缝－孔隙型气藏，基质渗透率对气井的见水时间、气藏最终采收率等具有较大的影响。气藏基质渗透率越低，气井见水时间越早，采出程度越低，气藏水淹情况严重;反之，基质渗透率越高，气井见水时间越晚，采出程度越高(表2)。

表2 气藏不同基质渗透率开发技术指标

2.2 裂缝性气藏，构造越平缓，气井见水时间越早，水淹情况越严重

为研究构造对气藏水侵的影响，设计了不同地层倾角的理想水侵模型(地层倾角分别为5.7、11.5、17.4、23.6、30.0°)。模拟结果表明，对于裂缝性有水气藏，在水侵量一定的情况下，构造越平缓，气井见水时间越早，采出程度越低;反之地层倾角越大，气井见水时间越晚，采出程度越高(表3)。

表3 气藏不同倾角模型预测开发技术指标

2.3 裂缝是裂缝性气藏水侵的主要决定性因素

气井生产所形成的压力降首先沿大裂缝传到远处，在大裂缝中形成低能带，如果大裂缝与水体连通则水沿大裂缝迅速到达井底，形成裂缝水窜。裂缝水窜主要与地层中大裂缝或断裂带、储层的非均质性具有密切关系［8－9］。考虑裂缝渗透率和裂缝长度对水侵的影响，设计了裂缝渗透率分别为0.1×10－3、0.2×10－3、0.5 ×10－3、0.8 ×10－3、1.0 ×10－3μm25 种理论模拟模型。模拟结果表明，随着裂缝渗透率与基质渗透率比值的增加，气井见水时间提前，无水采气期缩短，水气比上升加快，气藏采收率降低(表4)。

表4 气藏不同裂缝渗透率开发技术指标

还考虑了不同裂缝长度对水侵的影响(缝长为 0、500、1 000、1 500、2 000 m)。研究结果表明，随着裂缝长度的增加，气井见水时间提前，水气比上升加快，气藏采收率降低(表5)。

表5 气藏不同裂缝长度开发技术指标

2.4 水体能量是决定水侵活跃程度的关键

水体能量的大小直接影响到气藏水侵的活跃程度［10］，设计了水层水体倍数比分别为1、3、10、30、100的理论模型 (卡特水侵模型，对应水层渗透率为0.01×10－3、0.10×10－3、1.00×10－3、10.00 × 10－3、100.00 × 10－3μm2)。研究表明，随着边水水体储量的增加，气井见水时间越早，无水采气期缩短，水气比上升快，气藏采收率降低 (表6)。

表6 气藏不同水层渗透率开发技术指标

2.5 采气速度是控制水侵的主要手段

对于边水气藏，在具备一定的客观地质条件下 (水体较大、在水区与气区之间存在较好的渗流通道)，边水向气藏内部的侵入是不可避免的。但在气藏开发过程中，采取合理的采气速度，可以较好地控制边水向气藏内部的侵入，延长气藏的无水采气期，提高气藏的开发效果。如采气速度选取过大，气藏在开采过程中形成较大的压降漏斗，导致气井过早水淹，使气藏处于十分被动的开发局面［11］。模拟计算了边水气藏不同开采速度对气藏开发效果的影响 (表7)。研究结果表明，气藏采气速度越低，见水时间越晚，但采出程度并不是最高。

表7 气藏不同开采速度开发技术指标

3 结论

(1)储层基质渗透率越低，气井见水时间越早，采收率越低。

(2)裂缝性气藏构造越平缓，见水越早，水淹情况越严重。

(3)裂缝是裂缝性气藏水侵的主要决定性因素;随着裂缝长度的增加，气井见水时间早，水气比上升快，气藏采收率低。

(4)水体能量是决定水侵活跃程度的关键，采气速度是控制水侵的主要手段。

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Water encroachment characteristics of water－bearing gas reservoir with abnormal pressure

LI Feng－ying1，YI Xiang－yi1，LU Yuan1，DENG Yuan－zhou2，GONG Wei3
(1．Chengdu University of Technology，Chengdu，Sichuan610059，China;
2．Chuanqing Drilling Engineering Company，PetroChina，Chengdu，Sichuan610051，China;
3．Southwest Oil＆Gas Field Company，PetroChina，Chongqing400021，China)

The encroachment of formation water into water－bearing gas reservoir with abnormal pressure can cause“water sealing gas”，leading to decline of well productivity and drastic reduction of the dynamic reserves controlled by individual well，finally affecting ultimate recovery．The regularity of water encroachment into water－bearing gas reservoir with abnormal pressure is presented through numerical simulation based on the study of water encroachment influence factors．This study has important significance to adopting countermeasures，mitigating the effect of“water sealing gas”and finally improving recover factor for such reservoirs．

abnormal pressure;water－ bearing gas reservoir;water encroachment;mechanism; “water sealing gas”

TE371

A

1006－6535(2011)05－0089－04

20110113;改回日期20110421

李凤颖(1987－)，女，2009年毕业于成都理工大学石油工程专业，现为成都理工大学油气田开发工程专业在读硕士研究生，从事油气藏工程及数值模拟研究。

编辑 孟凡勤